Фізичні величини. Вимірювання. Засоби вимірювання. Точність вимірювання. Міжнародна система одиниць фізичних величин

Урок 4

Фізичні величини. Вимірювання. Засоби вимірювання. Точність вимірювання. Міжнародна система одиниць фізичних величин.

Дата________________

       Клас________________

Мета уроку:

Формуваня предметних компетентностей: формувати  нові знання про фізичні величини, кратні та частинні одиниці, вимірювання фізичних величин, похибки й оцінювання точності вимірювань, ознайомитися з вимірювальними приладами, дослідити ціну поділки та межі вимірювання вимірювального приладу.

Формування  ключових компетентностей:

• учні наводять приклади фізичних явищ, фізичних тіл та фізичних величин;
• учні знають символи та одиниці основних фізичних величин.;
• учні записують значення фізичної величини, використовує префікси для утворення кратних і частинних одиниць;
• учні користуються найпростішими засобами вимірювання, визначає ціну поділки шкали;
• учні порівнюють значення фізичних величин;

Тип уроку. Урок  комбінований.

Обладнання: підручник, вимірювальні прилади (терези, мірний циліндр, штангенциркуль, мікрометр), які містять шкали.

Хід уроку

I. Організаційний момент.

II. Перевірка домашнього завдання

Фізичний диктант:

1. Продовжити речення. Цілеспрямоване  отримання нових знань про фізичні тіла або явища називається … (фізичне дослідження).
2. Продовжити речення. Спостереження — це … (сприймання природи з метою одержання первинних даних для подальшого аналізу).
3. Продовжити речення. Дослідження фізичного явища в умовах, які перебувають під контролем ученого називається … (експеримент).
4. Продовжити речення. Явища природи, вивченням яких займається фізика, називаються … (фізичними явищами).
5. На які групи умовно поділено всі фізичні явища? (механічні, світлові, теплові, звукові, електричні, магнітні).
6. Продовжити речення. Фізичне тіло – це … (будь-який предмет, що вивчається у фізиці).
7. Продовжити речення. Речовина - це … (те, з чого складаються фізичні тіла).
8. Які види матерії ви знаєте? (речовина і поле).
9. Скільки видів атомів відомо науці? (118 видів атомів)
10. Сформулюйте основні положення молекулярно-кінетичної теорії будови речовини. (Всі тіла складаються з частинок. Ці частинки перебувають у безперервному хаотичному русі.  Частинки взаємодіють одна з одною).
11. Які є явища у фізиці, що підтверджують правильність основних положень молекулярно-кінетичної теорії будови речовини? (броунівський рух, дифузія)
12. Продовжити речення. Атом складається з … (позитивного ядра і негативних електронів), а ядро атома складається з … (протонів і нейтронів)

Вправа 2 (2,3)

III. Актуалізація опорних знань

З уроків математики ви знайомі з величинами, що позначаються певними символами, виражаються числовим значенням, мають одиниці. Наведіть приклади таких величин. Чи доводилось вам здійснювати їх вимірювання? Якими приладами ви користувалися?

ІV. Вивчення нового матеріалу

План вивчення нового матеріалу

1. Фізичні величини. Міжнародна система одиниць. Кратні та частинні одиниці.

2. Вимірювання фізичних величин. Прямі та непрямі вимірювання.

3. Вимірювальні прилади. Ціна поділки та межі вимірювання вимірювального приладу.

4. Оцінювання точності вимірювання.

Фізичні величини. Міжнародна система одиниць. Кратні та частинні одиниці

Світ природних явищ дуже різноманітний, тому, щоб описати їх, потрібно виокремити спільні ознаки явища, або встановити його характерні риси, дати цим ознакам і рисам свої назви, навчитися їх вимірювати, порівнювати між собою, встановлювати між ними зв’язки. У фізиці характерні ознаки тіл, процесів, явищ називають фізичними величинами.

Фізична величина — це кількісно виражена характеристика тіла або фізичного явища.

Кожна фізична величина позначається певним символом, виражається числовим значенням, має одиницю виміру. Наприклад, довжина — це фізична величина, яка характеризує протяжність тіл, відстаней. Найчастіше її позначають малою латинською літерою l. Одиницею довжини є метр. Вимірюють довжину лінійкою. Зараз у більшості країн світу діє запроваджена в 1960 р. Міжнародна система одиниць, яку називають Система Інтернаціональна (СІ).

До основних одиниць СІ належать:

Довжина — 1м (метр)

Сила світла — 1 кд (кандела)

Час — 1 с (секунда)

Сила струму — 1 А (ампер)

Маса — 1 кг (кілограм)

Кількість речовини — 1 моль

Температура — 1 К (кельвін)

Для зручності запису великих і малих значень фізичних величин використовують кратні та частинні одиниці (див. таблицю, с. 26).

Кратні одиниці — це одиниці, які більші за основні одиниці в 10, 100, 1000 і більше разів.

Частинні одиниці — це одиниці, які менші від основних одиниць у 10, 100, 1000 і більше разів.

Наприклад, кілометр (1000 м) — кратна одиниця довжини; сантиметр (0,01 м) — частинна одиниця довжини.

Вимірювання фізичних величин. Прямі та непрямі вимірювання.

Значення фізичних величин одержують шляхом вимірювань. Виміряти фізичну величину означає порівняти її з однорідною величиною, взятою за одиницю.

Існують прямі і непрямі вимірювання.

Значення фізичної величини можна знайти безпосередньо за допомогою вимірювального приладу - це прямі вимірювання.

Під час непрямого вимірювання значення фізичної величини визначають як результат обчислення за певною формулою. Так, щоб визначити площу S прямокутника, спочатку за допомогою лінійки вимірюють (прямі вимірювання) його довжину l і ширину d, а потім обчислюють за формулою S = l ⋅d .

• Чим прямі вимірювання відрізняються від непрямих?
• Наведіть приклади, коли ви проводили прямі вимірювання фізичних величин?
• Які вимірювання, на ваш погляд, більш точні?

Вимірювальні прилади. Ціна поділки та межі вимірювання вимірювального приладу.

Вимірювання дуже важливі в нашому житті, для їх проведення необхідні вимірювальні прилади. Найпростіші прилади для вимірювання довжини лінійка, рулетка, мірна стрічка.

Для вимірювання об'єму рідини мензурка, мірний циліндр, мірна колба.

Для вимірювання температури використовують кімнатний, водний, медичний термометри. Медичний, в свою чергу, буває електронний і ртутний.

Існують і інші вимірювальні прилади. Наприклад, часу секундомір, годинник, сили – динамометр, атмосферного тиску  – барометр, тиску газів в посудині – манометр.

Прилади ділять на шкальні та цифрові.(рис.4.6, с.28)

Вимірювальні прилади мають свої характеристики. Найголовніші з них — межі вимірювання і ціна поділки шкали. Шкала приладу являє собою сукупність штрихів, поділок і чисел. Біля деяких штрихів на шкалі стоять числа.

Щоб виміряти фізичну величину потрібно:

- З’ясувати з якою точністю ми хочемо проводити вимірювання

- Підібрати прилад з відповідною шкалою.

- Визначити ціну поділки приладу.

- Виконати відповідні виміри.

Щоб визначити ціну поділки вимірювального приладу потрібно:

1. Обрати числові значення проти будь-яких двох найближчих штрихів шкали.

2. Від більшого значення відняти менше.

3. Отримане число розділити на кількість проміжків між обраними штрихами.

Демонстрація 1. Визначення ціни поділки лінійки.

Нижня межа вимірювання приладу - це найменше значення фізичної величини, яке можна виміряти за допомогою даного приладу.

Верхня межа вимірювання приладу - це найбільше значення фізичної величини, яке можна виміряти за допомогою даного приладу.

Демонстрація 2. Визначення нижньої та верхньої меж термометра.

Оцінювання точності вимірювання.

Жоден вимірювальний прилад не є абсолютно точним. Причин може бути кілька: неточність виготовлення, зношуваність, температура довкілля, вологість повітря. Тому вимірювальні прилади завжди вносять у результат вимірювання деяку неточність – похибку.

Щоб зменшити похибку, вимірювання виконують кілька разів, а потім обчислюють середнє значення результатів вимірювання (знаходять їх середнє арифметичне).

Значення виміряної величини А з урахуванням похибки вимірювання записують так: А = а ± ∆а, де А вимірювана величина; а — результат вимірювання; ∆а — похибка вимірювання. Це означає, що дійсне значення виміряної величини лежить десь поміж значеннями а - ∆а та а + ∆а.

Наприклад, довжина l олівця.

1. Ціна поділки шкали лінійки — 1 мм. Отже, вважатимемо, що похибка результату вимірювання становить 1 мм ( Δа = 1 мм).

2. Довжина а олівця, виміряна лінійкою, дорівнює 122 мм (а =122 мм).

3. Результат вимірювання в цьому випадку слід записати так: l = 122 ± 1 мм. Такий запис означає, що істинне значення довжини олівця перебуває в інтервалі від 121 мм (122 мм – 1 мм) до 123 мм (122 мм + 1 мм).

Цікаві факти

Вчені з Університету Нового Південного Уельсу запропонували схему атомних годинників, які за точністю перевершують сучасні аналоги в кілька разів. Подібна схема в теорії за 14 мільярдів років дає похибку близько однієї десятої секунди. Для порівняння: час існування Всесвіту становить десь 13,6 мільярда років. «За допомогою лазерів миможемо орієнтувати електрони навколо ядра так, що маятником такого годинника буде нейтрон в ядрі», — заявив Віктор Фламбаум, один із авторів дослідження. Дослідники передбачають, що створений за їх схемою годинник зможе забезпечити точність відліку часу до 19 знака після коми.

V. Закріплення вивченого матеріалу.

Вправа 4 (завдання 1-5)

Відповіді на запитання.

1. Назвіть відомі вам фізичні величини та одиниці цих величин. Якими приладами їх вимірюють?

2. Що таке ціна поділки шкали приладу? Як її визначають?

3. Чому виникають похибки вимірювань? Як записують результати з урахуванням похибки?

4. Чому виникла потреба введення міжнародної системи одиниць? Які величини вважають основними? Назвіть їх.

5. Навіщо, на вашу думку, існують еталони одиниць фізичних величин?

6. У чому різниця між прямими і непрямими вимірюваннями?

7. Поясніть вираз «Сім разів відміряй — один раз відріж»

Підсумок уроку

• На  уроці мені сподобалося…..
• На уроці мені вдалося…
• На уроці я зрозумів…
• На уроці я не зрозумів….
• На уроці я навчився…

Домашнє завдання. Опрацювати § 4, підготуватися до лабораторної роботи №1 (с.32)